Testovi kvaliteta hrane za koje su tradicionalno potrebni sati – ili dani – da se izvedu u laboratoriji sada se mogu završiti za samo nekoliko minuta, bez potrebe da se čak i odmaknete od proizvodne linije.
“Ovo je promjena u igri za industriju. Omogućava vam da izađete iz laboratorije i testirate na proizvodnoj liniji ili čak na terenu”, rekao je Luis Rodriguez-Saona, profesor nauke o hrani i tehnologije na Državnom univerzitetu Ohajo.
Poslednjih 16 godina, naučnik za hranu u državi Ohajo Visoka škola za prehrambene, poljoprivredne i životne sredine ispituje upotrebu infracrvene tehnologije za određivanje kvaliteta prehrambenih proizvoda. Rodriguez-Saona je također naučnik u Centru za poljoprivredna istraživanja i razvoj u Ohaju, istraživačkom ogranku koledža.
U posljednje četiri godine na tržištu su se pojavili prijenosni skeneri, a njegov rad se pokazao neprocjenjivim u prilagođavanju potrebama prehrambene industrije.
„Sa sokom od paradajza možemo pogledati 12 različitih atributa za manje od minute“, rekao je Rodriguez-Saona. “Za sve ovo bi trebalo više sati, ako ne i dana, da se jedan uzorak prikupi i testira na tradicionalan način.”
Između ostalih saradnje, Rodriguez-Saona je u proteklih pet godina sklopila ugovor sa Kalifornijska liga prerađivača hrane za testiranje paradajz soka i paradajz paste. Kalifornija proizvodi više od 90 posto prerađenog paradajza u zemlji i gotovo polovinu prerađenog paradajza koji se uzgaja širom svijeta.
"Operacija je nevjerovatna", rekao je Rodriguez-Saona. “Imaju toliko proizvodnih linija i svaki sat šalju uzorke u laboratoriju kako bi pratili kvalitetu različitih serija.”
Takvo ispitivanje je potrebno kako bi se osigurala sigurnost i kvalitet soka od paradajza, od čega veliki dio ide za dalju preradu u paradajz pastu i druge proizvode.
Trenutno, industrija koristi tehnologiju za dopunu tradicionalnog praćenja, ali rad Rodriguez-Saone mogao bi biti od ključnog značaja za dobijanje odobrenja da ga koristi kao svoju primarnu metodu testiranja. Do sada je Rodriguez-Saona objavila pet naučni radovi o korišćenju infracrvene tehnologije za preradu paradajza.
„Sada uzimaju uzorke, donose ih u laboratoriju za osiguranje kvaliteta i potrebno je nekoliko sati da se završe neki od testova. Takođe im je potrebno stručno osoblje za obavljanje ovog posla. To je dugotrajno i skupo.”
Ako testiranje identifikuje bilo kakve probleme s proizvodom, prerađivač bi ga morao prodati s popustom ili ponovo obraditi.
„Ali sa ovom jedinicom – tako je mala, poput kutije za ručak – ovo možete uneti u fabriku da izvršite procenu kvaliteta proizvoda u realnom vremenu i odmah izvršite podešavanja obrade umesto da čekate da se vrate laboratorijski rezultati .”
U svojim studijama, Rodriguez-Saona koristi infracrvene senzore vodećih programera, uključujući Agilent Technologies i Thermo Fisher Scientific. Prijenosni infracrveni svjetlosni instrumenti prvobitno su dizajnirani za Ministarstvo odbrane, Agenciju za borbu protiv droga i farmaceutsku industriju da identifikuju prisustvo eksploziva i nedozvoljenih droga i da testiraju farmaceutske proizvode na krivotvorine. Neki od prijenosnih skenera su veliki kao kutije s alatima, a drugi su ručni.
“Mi smo prvi koji su nabavili ove instrumente za razmatranje primjena u prehrambenoj industriji,” rekao je on.
Proces testiranja je varljivo jednostavan: uzorak proizvoda, manji od zrna graška, stavlja se na skener ili se skenira ručnim spektrometrom. Infracrveno svjetlo cilja specifične funkcionalne grupe u molekulima koji čine hranu; različiti molekuli apsorbiraju svjetlost na različitim frekvencijama.
"Ovo proizvodi spektar, koji se zasniva na toj apsorpciji svjetlosti", rekao je Rodriguez-Saona. “Podvrgavamo taj spektar multivarijantnoj analizi kako bismo precizno odredili informacije koje tražimo.
„Izjednačavam spektar sa panoramskom fotografijom. Sadrži mnogo informacija, ali da biste pronašli informacije koje tražite, morate ih pomno proučiti. Multivarijantna analiza je poput povećala koje vam omogućava da to učinite, koristeći kemometriju za identifikaciju specifičnog signala koji je povezan sa određenim molekulom.
„U suštini, to je kao da pronađeš Walda.”
Rodriguez-Saona je razvio algoritme koje skeneri koriste u otkrivanju različitih aspekata namirnica, a njegove studije provjeriti da li su rezultati jednaki onima iz tradicionalnih laboratorijskih testova. Atributi hrane testirani u prerađenom paradajzu fokusiraju se na konzistenciju, teksturu i ukus, uključujući rastvorljive čvrste materije, pH, kiselost, viskozitet, šećere i organske kiseline.
Pored obrade prerađenog paradajza, Rodriguez-Saona i njegov tim diplomiranih studenata proučavali su različite karakteristike čipsa, uključujući procjena kvaliteta ulja a prisustvo akrilamida.
Kvalitet ulja je problem, jer su jestiva ulja i masti jedno od njih većina falsifikovanih namirnica u industriji, a tradicionalne metode za njihovo testiranje su dugotrajne, komplikovane i skupe i stvaraju velike količine otpada, rekao je Rodriguez-Saona. U julu moderira sesiju, Ekonomski motivisano prevara: Izazovi i inovacije u otkrivanju prijevara u vezi s hranom, na godišnjem sastanku Instituta za prehrambene tehnologe u Čikagu, i predstaviće prenosive tehnologije za skrining na preljubne sastojke u hrani.
Prisustvo akrilamida u čipsu i drugim vrstama krompira prženih na visokim temperaturama već dugo predstavlja problem u industriji, a 2010. godine, Zajednička organizacija za hranu i poljoprivredu i komitet Svjetske zdravstvene organizacije proglasili su to problemom za zdravlje ljudi. Ali oprema potrebna za testiranje na akrilamid je previsoka za većinu kompanija da bi samostalno izvršile testove, a slanje uzoraka u laboratoriju treće strane može potrajati sedmicama da se dobiju rezultati, rekao je.
„Nivoi akrilamida trenutno su regulisani samo u Kaliforniji kao deo Propozicije 65, zvanično poznatog kao Zakon o bezbednoj vodi za piće i toksičnosti iz 1986, ali mnogo sam razgovarao sa kompanijama i one žele pronaći isplativ način mjerenja za to. Dakle, radimo na tome da to razvijemo.”
Rodriguez-Saona se također prijavljuje za sredstva od Ministarstva poljoprivrede SAD-a.
„Trenutno radimo sa kompanijama i razvijamo algoritme koji odgovaraju njihovim jedinstvenim aplikacijama. Ali uz sredstva USDA, mogli bismo raditi na nekim od ovih velikih problema, poput akrilamida ili falsifikata, i razviti algoritme za provođenje infracrvenog testiranja hrane koja bi bila dostupna svima.”
Proizvođači hrane u Ohaju i drugdje zainteresirani da saznaju više o tehnologiji mogu kontaktirati Rodriguez-Saona putem e-pošte na rodriguez-saona.1@osu.edu ili nazovite 614-292-3339.